航空发动机原理

2简单叙述燃气涡轮喷气发动机的组成以及工作原理:燃气涡轮发动机由进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管组成。工作原理:以空气为工作介质。进气道将所需的外界空气以最小的流动损失顺利地引入发动机,压气机通过高速旋转的叶片对空气做功压缩空气,提高空气的压力,高压空气在燃烧室内和燃油混合,燃烧,将化学能转变为热能,形成高温高压的燃气,高温高压的燃气首先在涡轮内膨胀,将燃气的部分焓转变为机械能,推动涡轮旋转,去带动压气机然后燃气在喷管内继续膨胀,加速燃气,提高燃气速度,使燃气以较高的速度喷出,产生推力。
3燃气涡轮发动机分为哪几种?它们在结构以及工作原理上有什么明显区别
燃气涡轮发动机分为涡喷、涡扇、涡桨、涡轴四种。
涡轮螺旋桨发动机由燃气轮机和螺旋桨组成,他们之间还安排了一个减速器。工作原理:空气通过排气管进入压气机;压气机以高速旋转的叶片对空气做功压缩空气,提高空气压力;高压空气在燃烧室内和燃油混合,燃烧,将化学能转变为热能,形成高温高压燃气;高温高压燃气在涡轮内膨胀,推动涡轮旋转输出功去带动压气机和螺旋桨,大量空气流过旋转螺旋桨,其速度有一定的增加,使螺旋桨产生相当大的拉力;气体流过发动机,产生反作用力。
如果燃气发生器后的燃气可用能全部用于驱动动力涡轮而不产生推力,则燃气涡轮发动机成为涡轮轴发动机,动力涡轮轴上的功率可以用来带动直升机的旋翼。
涡轮风扇发动机是由进气道、风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮和喷管组成。
4什么是EGT,为什么它是一个非常重要的监控参数:EGT是发动机排气温度。  原因:1、EGT的高低反映了发动机中最重要、最关键的参数涡轮前总温   的高低,EGT高,则   就高:EGT超限,则   超限。2、EGT的变化反映了发动机性能的变化;3、EGT的变化反应发动机的故障。
8进气道的功用以及分类功用:(1)在各种状态下, 将足够量的空气, 以最小的流动损失, 顺利地引入压气机并在压气机进口形成均匀的流场以避免压气机叶片的振动和压气机失速;(2)当压气机进口处气流马赫数小于飞行马赫数时, 通过冲压压缩空气, 提高空气的压力。 分类:(1)亚音速进气道:主要用于民用航空发动机,而且为单状态飞机,大多采用扩张形、几何不可调的亚音速进气道。(2)超音速进气道:分为内压式、外压式和混合式三种 。
11.  离心式压气机由哪些部件组成,各部件是如何工作的?
答:离心式压气机由导流器, 叶轮, 扩压器, 气管等部分组成,叶轮和扩压器是其中两个主要部件。导流器:安装在叶轮的进口处,其通道是收敛形的 使气流以一定方向均匀进入工作叶轮, 以减小流动损失,空气在流过它时速度增大,而压力和温度下降。叶轮:是高速旋转的部件,叶轮上叶片间的通道是扩张形的,空气在流过它时, 对空气作功, 加速空气的流速, 同时提高空气的压力。扩压器位于叶轮的出口处,其通道是扩张形的,空气在流过它时将动能转变为压力位能, 速度下降, 压力和温度都上升 。气管 :使气流变为轴向, 将空气引入燃烧室 。
12.  离心式压气机是如何实现增压的:叶轮中的扩散增压和离心增压,扩压器增压。气体增压主要靠离心增压: 气体流过叶轮,气体随叶轮作圆周运动,气体微团受惯性离心力作用,气体微团所在位置半径越大,圆周速度越大,气体微团所受离心力也越大,因此,叶轮外径处压力远比内径处的压力高。
13.  离心式压气机的优缺点:离心式压气机的主要优点:单级增压比高:一级的增压比可达4:1-5:1, 甚至更高;同时离心式压气机稳定的工作范围宽;结构简单可靠;重量轻, 所需要
的起动功率小。
主要缺点:流动损失大, 尤其是级间损失更大, 不适于用多级, 最多两级;效率较低, 一般离心式压气机的效率最高只有83%-85%, 甚至不到80%;单位面积的流通能力低, 故迎风面积大, 阻力大。
14.  轴流式压气机由哪些部件组成的,压气机一级是如何定义的并简单叙述它的优缺点
由高速旋转的转子和与机匣固定在一起不动的静子组成转子的功用是对空气作功, 压缩空气, 提高空气的压力静子使空气扩压,继续提高空气的压力
一个工作叶轮加上一个位于其后的整流器就形成轴流式压气机的一级
优点:可以用增加级数的方法提高压气机的总增压比, 以提高压气机的效率;与离心式压气机相比, 轴流式压气单位面积的流通能力高, 所以迎风面积小, 阻力小。
缺点: 单级增压比低,结构复杂。
15.  什么是基元级及基元级叶栅:设想用与轴同心, 半径分别为压气机平均半径rm和rm+dr的
两个圆柱面与单级叶片作圆周截取得出某级的环形叶栅,高度为dr的环形叶栅叫环形基元级(也叫基元级)。
 17.  什么是进气导向器:位于第一级工作叶轮前的一排不动叶片,功用是引导气流的流动方向,产生预旋,使气流以合适的方向流入第一级工作叶轮。
19.  攻角特性定义及曲线:在一定的来流马赫数和一定的叶栅情况下, 气流流过平面叶栅时, 气流折转角Δβ和损失系数ω与攻角i之间的关系称为平面叶栅的正常特性, 又叫攻角特性。曲线:
 20.  基元级增压原理:轴流式压气机主要是利用扩散增压的原理提高空气压力,基元级由工作叶栅和整流器叶栅通道组成,两处叶栅通道均是扩张型。当空气流过工作叶轮叶栅通道,高速旋转的叶片对空气做功使气流绝对速度增大,由于叶片间的通道是扩张型的,气流的相对速度降低,相对运动动能转变为压力位能和内能,使气流的压力和温度上升,对气流做功,使气流总温和总压提高,当气流留过整流器叶栅通道后,整流环叶片间的通道也是扩张型的,气流绝对速度降低,绝对运动动能转变为压力位能和内能,气流压力进一步提高,温度继续上升,由于整流叶栅通道内是绝对流动,气流总压略有下降,总温不变。叶轮内绝对
速度增大,相对速度减小,总压静压和总温静温都提高,整流器内绝对速度减小,静压静温提高,总压下降,总温不变。
21.  多级轴流式压气机流程形式及机匣结构形式
答:流程形式: 在不考虑引气情况下,流过压气机出口的空气流量qm2等于压气机进气口的流量qm1,即ρ1A1V12A2V2;在压缩过程中随着压力的提高,气流的密度也逐渐提高,即ρ21,为了满足连续方程,原则上可以采用以下三种方法A2=A1 ,V1 >V2 ;A2<A1 ,V1 =V2 ;A2<A1, V1> V2 一般采用第三种方法,使流速下降,面积减小
机匣结构形式:等外径、等内径、等中径。
22.  转速对增压比、效率、功、功率影响:压气机的增压比与转速n的增大而迅速增加 ;效率随转速的变化;功与转速是二次方的关系;功率与转速的关系是三次方的关系。
23.  旋转失速机理 :当压气机空气流量减少而使动叶攻角增大到临界攻角附近时, 动叶中的某几个叶片可能首先发生分离;出现分离区的叶片前面出现了明显的气流堵塞现象, 受阻滞的气流区使周围的流动发生偏转, 从而引起上面叶片攻角增大并分离,下面的叶片攻角减小,
解除分离;气流分离区相对于叶片运动反方向传播;分离区移动速度小于叶片运动速度,所以从绝对坐标系上看,旋转失速区(分离区)以较低的转速与动叶做同方向运动
24.  喘振根本原因及机理过程:喘振的根本原因:由于攻角过大, 使气流在叶背处发生分离而且这种气流分离严重扩展至整个叶栅通道 。
机理过程:
 
25.  三种防喘措施机理:防喘措施有三种:压气机中间级放气;可调导向叶片和整流叶片; 双转子或三转子.(1)压气机中间级放气防喘原理:通过改变流量来改变工作叶轮进口处的绝对速度的大小,从而改变其相对速度的大小和方向, 改变攻角, 达到防喘的目的;
(2)可调导向器叶片和整流叶片防喘原理:如果进气导向器叶片安装角γ随着流过压气机空气流量的变化随之而变化相应地改变, 从而使β1保持不变,攻角α也就保持不变, 以达到防喘目的,简单来说:通过改变进口导向器或静叶安装角,改变预选量c1u,改变c1的大小和方向,
进而影响w,使w大小变化,而方向保持不变。(3)双转子或三转子防喘原理:通过改变转速, 即改变压气机动叶的切线速度的办法来改变工作叶轮进口处的相对速度的方向, 以减小攻角, 达到防喘的目的,或者说是通过改变转速的办法来改变流量系数使其接近设计值, 达到防喘的目的。
 26.  转子的基本结构型式优缺点:转子的基本结构形式有三种:鼓式、盘式、鼓盘式。鼓式转子的特点是结构简单,零件数目少,加工方便,有较强的抗弯刚度,但是由于受到强度的限制,目前在实际中应用得不广泛。盘式转子的特点是:强度好,但是抗弯刚性差,并容易发生震动。鼓盘式转子兼有鼓式转子抗弯性好和盘式转子的强度高的优点。
29.  鼓盘式转子连接方案:不可拆卸式:整体结构型式的转子或采用焊接或用径向销钉将各级连接在一起的;可拆卸式:用长螺栓或短螺栓将各级连接在一起。
30.  风扇静子机匣组成:前段前部为风扇包容机匣,后部安装风扇出口静子叶片后段为带有支板的风扇承力机匣。
31.  压气机机匣组成:对于涡喷发动机(单、双转子):进气机匣;中机匣(对于双转子,可分为低压压气机机匣、高压压气机机匣,中介机匣) ;后机匣
对于双转子涡扇发动机:进气机匣;风扇静子机匣;低压压气机机匣、高压压气机机匣、中介机匣;后机匣
34.  风扇承力机匣组成作用:(1)上面装着发动机的主安装节,传递风扇轴承及高压压气机前轴承的力(2)有些发动机的附件传动机匣也安装在它上面
36.  整体式分半式机匣优缺点:整体式机匣优点:重量轻,加工量少,周向刚性均匀 
缺点:压气机的多次拆卸转子会影响转子的平衡性
分半式机匣的优点:(1)刚性好,装、拆机匣时不需分解转子 , 因而不会破坏转子的平衡(2)装配维修性好。缺点:(1)机匣壁面较厚:为保证纵向和轴向结合面的连接刚性及密封性,需要采用较厚的安装边及较多的螺栓(2)机匣的周向刚性较差:带有加强环 , 造成分半式机匣重量较大。目前压气机中机匣多采用分半式的机匣
37.  压气机叶片榫头分为哪几种,简述其各自优缺点
答:销钉式榫头:这种榫头不用专用设备加工,对单件生产或试验用的发动机有一定的优越性
可以利用改变销子的直径或销子和销孔的配合间隙来改变叶片的自振频率,而不需要改变和叶片;这种榫头承载能力有限,尺寸和重量大,因而,现代发动机上很少采用.
燕尾形榫头:优点,榫头的尺寸较小;重量较轻;能承受较大的负荷,加工方便,生产率高,广泛应用于压气机上,其缺点是榫槽内有较大的应力集中
枞树形榫头:呈楔形,轮缘部分呈倒楔形,从承受拉伸应力的角度看接近等强度,因而这种榫头重量轻,但是它靠多对榫齿传力,应力集中严重,工艺性较差。

本文发布于:2024-09-20 10:38:17,感谢您对本站的认可!

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标签:压气机   机匣   空气   叶片   转子   气流
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